2. ¿Cuáles son las características más importantes del titanio?




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título2. ¿Cuáles son las características más importantes del titanio?
fecha de publicación24.08.2016
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Titanio
1. ¿Por qué el titanio es un metal alotrópico?

El titanio es un metal alotrópico porque a temperatura ambiente se encuentra con una estructura hexagonal compacta, lo que llamaremos Fase α, y a elevadas temperaturas cambiara su estructura a Cubica Centrada (a unos 883ºC). Razón por la cual a temperatura ambiente será poco deformable y puede tratarse térmicamente, con transformación total, dando a lugar a aleaciones tipo α , tipo α+β y tipo β a temperatura ambiente.
2. ¿Cuáles son las características más importantes del titanio?

Su densidad es de 4,54 g/cm3, tiene una alta temperatura de fusión, de 1667ºC aproximadamente y buena resistencia a la corrosión (hasta temperaturas cercanas a los 525ºC) debido a su alta reactividad con el oxígeno, consiguiendo una capa superficial de óxido impermeable que le protege frente a ambientes corrosivos.

También tiene una baja conductividad térmica, lo que da lugar a que la disipación de calor sea difícil. 
Su resistencia a la corrosión aumenta con la pureza, Cuando está puro, se tiene un metal ligero, fuerte, brillante y blanco metálico de una relativa baja densidad. Posee muy buenas propiedades mecánicas y además tiene la ventaja, frente a otros metales de propiedades mecánicas similares, de que es relativamente ligero. 

Su resistencia a la corrosión al aire puede considerarse buena hasta los 600ºC. En ambientes reductores y fuertemente oxidantes, la resistencia a la corrosión no es tan buena.

Efecto de los elementos de aleación sobre el diagrama de equilibrio del titanio.

En cuanto a las propiedades mecánicas los elementos estabilizadores de la fase α, como el aluminio, y otros elementos llamados neutros elevan la resistencia del titanio, pero aumentan la fragilidad. Como las aleaciones α son de una sola fase, no pueden ser tratadas térmicamente a fin de obtener mejoras en las propiedades mecánicas. Por otro lado, los β-estabilizadores eutécticos minimizan la formación de compuestos intermetálicos que puede ocurrir en el servicio a altas temperaturas y resulta en una mejora de las propiedades mecánicas.

3.  ¿Cómo se clasifican las aleaciones del Titanio?

Las aleaciones de Ti se clasifican según su microestructura: α, α + β, β.

El comportamiento mecánico de la aleación depende del comportamiento de las distintas fases:
α → poco plástica

tendencia a “textura”, incluso sin deformación → anisotropía

buen comportamiento frente a la fluencia

buen comportamiento frente a la corrosión

β →buena resistencia en frío

buena conformabilidad

comportamiento mejorable mediante tratamientos térmicos.
4. ¿Qué conseguimos si tratamos térmicamente al Titanio?

- Reducir las tensiones residuales producidas en el proceso de fabricación.
- Una adecuada combinación de ductilidad, maquinabilidad, estabilidad dimensional y estructural.
- Incrementar resistencia por medio de procesos de revenido y recocido.
- Optimizar propiedades particulares como la resistencia a la fractura, la resistencia a la fatiga o la resistencia a la fluencia a alta temperatura
5. ¿Por qué se usa el titanio en aplicaciones biomédicas?

El titanio es un metal compatible con los tejidos del organismo humano que toleran su presencia sin reacciones alérgicas del sistema inmunitario. Esta propiedad de compatibilidad del titanio unido a sus cualidades mecánicas de dureza, ligereza y resistencia han hecho posible una gran cantidad de aplicaciones de gran utilidad para aplicaciones médicas, como prótesis de cadera y rodilla, tornillos óseos, placas antitrauma e implantes dentales, etc…

Las razones para considerar el material ideal para implantes endoóseos son:

-El titanio es inerte, la cubierta de óxido en contacto con los tejidos es insoluble, por lo cual no se liberan iones que pudieran reaccionar con las moléculas orgánicas.

-El titanio en los tejidos vivos representa una superficie sobre la que el hueso crece y se adhiere al metal, formando un anclaje anquilótico, también llamado osteointegración.
Aluminio

1 .-Nombrar los procesos de obtención del aluminio y explicar brevemente que se obtiene en cada uno de ellos.

La obtención del aluminio se realiza en dos fases:
-Proceso Bayer: Se produce la extracción de la alúmina a partir de la bauxita.
-Proceso Hall-Heroult: Se produce la extracción del aluminio a partir de la alúmina mediante electrolisis.

2 .-¿En qué consiste el proceso de Anodizado en los Aluminios? Explica el procesado.

+ El Anodizado, es un proceso que trata de obtener de manera artificial películas de óxido aluminio o alúmina, de mucho mas espesor y con mejores características de protección que las capas naturales, estas se obtienen mediante procesos químicos y electrolíticos.

+ Su procesado consiste, básicamente, es la inmersión de las piezas de aluminio en una solución de de ácido sulfúrico. Posteriormente, gracias a la aplicación de corriente, se produce una liberación de oxígeno obteniendo un material poroso. Para finalizar el proceso, el aluminio es sumergido en agua caliente a fin de cerrar los poros de su superficie, creando la película protectora.

+Su objetivo es proteger al aluminio de la oxidación y el desgaste.


3 .- ¿Qué características otorga el Mg en las aleaciones de Aluminio?

En la aleación Al-Mg se consigue la máxima resistencia a la corrosión, incluso en ambientes marinos y además también aumenta su soldabilidad. Disminuye su ductilidad y presenta escasa respuesta al tratamiento térmico siendo inestables a altas temperaturas. También destacan por su ligereza. Por todo esto se utilizan en aeronáutica, en ambientes marinos (buques de barcos) y fabricación de automóviles.
4 .- Características principales del aluminio:
- Baja densidad.
- Es muy maleable y de gran ductilidad.
- Metal blando.
- Coeficiente de conductividad térmica muy elevado.
-Conduce muy bien la electricidad.
-Inalterable al ataque de gran cantidad de sustancias químicas.
- Es anfótero
- El aluminio fundido puede tener reacciones explosivas con agua
-No es tóxico. (salvo en grandes cantidades)
-Estable al aire y resistente a la corrosión por el agua de mar, a muchas soluciones acuosas y otros agentes químicos.

5 a.- ¿Para qué sirven los tratamientos térmicos en el aluminio? ¿Qué cambios se producen en el aluminio mediante la deformación en frío?

Se utilizan para cambiar las propiedades mecánicas del aluminio. Mediante la deformación en frío aumenta la resistencia a la tracción, el límite elástico y la dureza; mientras que el alargamiento a la rotura, la estricción a la rotura y en menor medida la conductividad eléctrica disminuyen.

5 b .-¿Por qué se caracteriza el aluminio comercial o aluminio sin alear? ¿Para qué se utiliza? Nombra algunas de sus aplicaciones.

Se caracteriza por tener una buena resistencia a la corrosión, soldabilidad, facilidad de conformación y aptitud para la anodización. Se utiliza en la industria química, alimentaria y criogénica. Posee aplicaciones como en la alimentación (envasado, recipientes de cocina, papel de aluminio), en la edificación (recubrimiento de fachadas), en la industria química (cubas de almacenamiento), o en la electricidad (cables).
Magnesio

1.- El Magnesio se presenta como un potencial Biomaterial. Razónalo;

Hasta ahora sólo se utilizaba Titanio, Cobalto, Acero inoxidable etc. Pero el Magnesio se postula como un biomaterial perfecto también, debido a su:

- Biocompatibilidad.
- Biodegradable (biodegradable en el medio orgánico) .
- Reabsorvible (por los caminos metabólicos normales).

(Una vez implantado no será necesario recurrir a una segunda intervención quirúrgica para retirar el material implantado)

Además de todo lo dicho, hay una característica fundamental y es que las propiedades mecánicas del magnesio, están muy próximas a la del hueso. Reduciendo un fenómeno denominado “Stress Shielding”.

Es ligero (densidad de 1,74g/cm^3).
Modulo elástico (40-45Gpa). Próximo al hueso que es de (10-40Gpa). El Ti es de 105Gpa.
No es tóxico.

2.- Propiedades mecánicas del magnesio;

El magnesio puro tiene poca resistencia mecánica y plasticidad.
Las bajas propiedades mecánicas excluye la posibilidad de utilizarlo en estado puro, pero aleado y tratado térmicamente puede mejorar estas propiedades.
Debido a su bajo módulo de elasticidad, las aleaciones de magnesio pueden absorber energía elásticamente.
A temperaturas elevadas se oxida intensamente e incluso se inflama, ya que el magnesio es un metal altamente inflamable.
A pesar de una amplia variación de la dureza con los distintos aleantes, la resistencia a la abrasión varía sólo en un 15 a 20%.

3.- El magnesio es muy utilizado en piezas espaciales. Razónalo;

Aquí también son beneficiosas las características de ligereza y de elevada relación resistencia/peso propias de estas aleaciones, en aplicaciones que requieren resistencia a elevadas temperaturas y a entornos agresivos.
Aleándolo con los elementos adecuados (como por ejemplo: Zn - Zr- Tierras raras) podríamos lograr una pieza que soporte temperaturas de 300ºC y con buena resistencia a la corrosión. Características que lo hacen un material perfecto para su exposición en el ambiente espacial.

4.- Cita los principales materiales de aleación con el Magnesio;

Los principales elementos empleados en las aleaciones de Magnesio son Al, Zn, Mn, Zr, Ce





5.- ¿Cómo se dividen las aleaciones del magnesio?

De fundición y de Forja.

Las de fundición incorporan Al y Zn y contribuyen a un endurecimiento por solución sólida y las de forja incorporan también esos materiales pero endurecen por precipitación de compuestos.

Cobre

Menciona las características mecánicas del cobre:

· Tanto el cobre como sus aleaciones tienen una buena maquinabilidad.
· Muy buena ductilidad y maleabilidad lo que permite producir láminas e hilos muy delgados y finos. 
· Es un metal blando.
· Admite procesos de fabricación de deformación como laminación o forja y procesos de soldadura.
· Sus aleaciones adquieren propiedades diferentes con tratamientos térmicos como temple y recocido. 
· En general, sus propiedades mejoran con bajas temperaturas lo que permite utilizarlo en aplicaciones criogénicas.
La estructura del cobre es cubica centrada en las caras, lo que quiere decir que:

- Sus planos de deslizamientos pertenecen a la familia de planos [1 1 0]
- Es fácilmente deformable (esta)
- Posee una mala ductilidad
Nombra alguna aplicación industrial del cobre y explica por qué es elegido este material:


Ya sea considerando la cantidad o el valor del metal empleado, el uso industrial del cobre es muy elevado.

Se utiliza tanto con un gran nivel de pureza, (cercano al 100%) como aleado con otros elementos.
El cobre es el metal no precioso con mejor conductividad eléctrica. Esto, unido a su ductilidad y resistencia mecánica, lo han convertido en el material más empleado para fabricar cables eléctricos, tanto de uso industrial como residencial.


* También son de cobre la mayoría de los cables telefónicos, los cuales además posibilitan el acceso a Internet. Las principales alternativas al cobre para telecomunicaciones son la fibra óptica y los sistemas inalámbricos. Por otro lado, todos los equipos informáticos y de telecomunicaciones contienen cobre en mayor o menor medida.

* El cobre se emplea también en los medios de transporte por ejemplo podemos verlo en varios componentes de coches y camiones, principalmente los radiadores, frenos y cojinetes, además naturalmente de los cables y motores eléctricos. (gracias a su alta conductividad térmica y resistencia a la corrosión)


* También es usado en la construcción y ornamentación. Una gran parte de las redes de transporte de agua están hechas de cobre o latón, debido a su resistencia a la corrosión y sus propiedades anti-bacterianas.

*El cobre y, sobre todo, el bronce se utilizan también como elementos arquitectónicos y revestimientos en tejados, fachadas, puertas y ventanas. 


* También es empleado este material para hacer monedas, por ejemplo las monedas de 1, 2 y 5 céntimos son de acero recubierto de cobre.
El cobre no metálico es usado como elemento de decoración, como azulejos y decoración en piezas cerámicas para obtener diferentes tonalidades de color.

(Escoger de estas)
Nombrar por lo menos dos inconvenientes del cobre:
1.- Embota las limas.
2.- Desprende con dificultad la viruta en el mecanizado.
3.- Cuando se produce un aumento de resistencia, obliga a recocerlo frecuentemente cuando se lamina o estira.
Cuál de las siguientes respuestas es falsa:
1-Tanto el cobre como sus aleaciones tienen una buena maquinabilidad, es decir, son fáciles de mecanizar
2--El cobre no puede ser reciclado (FALSA)
3--En general, sus propiedades mejoran con bajas temperaturas lo que permite utilizarlo en aplicaciones criogénicas
Otros Elementos

1-¿Qué propiedades le aporta el cinc al galvanizado al acero?

Corrosión y protección:

El recubrimiento galvanizado le otorga al acero una excelente protección, entregándole propiedades fabulosas entre las que se encuentra su gran resistencia a la abrasión. Por otra parte, al estar constituidos por varias capas de aleaciones zinc-hierro, más duras incluso que el acero, y por una capa externa de zinc que es más blanda, forman un sistema muy resistente a los golpes y a la abrasión. También a la corrosión. Esta última característica produce excelentes efectos como el denominado “protección por efecto de barrera” se refiere al aislamiento frente a un medio ambiente que podría ser bastante agresivo. Es por eso que el cinc juega un papel fundamental a la hora de aportar a nuestro acero, unas buenas características que lo protejan del medio en que se encuentra y cumpla las funciones que se le exijan.
2.Dime algunas aplicaciones del cromo que te hallan llamado más la atención a la hora de realizar el trabajo

-Sirven de catalizadores en la síntesis del amoníaco

-Sustituyendo algunos iones de aluminio por iones de cromo en el mineral corindón () se obtiene el rubí, y esta gema se puede utilizar, además de en las joyas y como decoración, en láseres

-Al ser un elemento muy resistente a la corrosión y a la oxidación (a altas temperaturas tiene un grado de oxidación pequeño) se utiliza en pinturas como tratamiento antioxidante, y para preservar la madera.

3.¿Cómo se puede presentar el estaño puro en la naturaleza?
-Al ser un metal alotrópico, podemos encontrarlo en dos variantes: el estaño gris y el estaño blanco (éste es el más usado).

4.¿Cuales son las principales aplicaciones del plomo?

-su principal aplicación son los revestimientos, serpentines, válvulas, etc.

5.¿Por que se usa el plomo para revestir habitaciones de rayos X?

-debido a la alta densidad del plomo

Níquel

1) Tipos de endurecimiento:

E. por solución sólida: Se procede con grandes adiciones de cromo, molibdeno y tungsteno y pequeños añadidos de tantalio, niobio,… Lo que produce un aumento de la termofluencia estable. E. por dispersión de carburos: Aquellas que contienen una una pequeña cantidad de C que, al combinarse con otros elementos de aleación, producen una red de partículas finas y estables de carburo que reducen la aparición de dislocaciones. E. por precipitación: Muchas de las superaleaciones de níquel, que contienen aluminio y titanio. Las partículas γ tienen una estructura cristalina y un parámetro de red similar al del Ni, lo que resulta una baja energía superficial, y minimiza el sobreenvejecimiento de las aleaciones, otorgando una buena resistencia y tolerancia a la termofluencia a altas temperaturas.

2) Enuncia 5 características del Níquel:

1.- Estructura cristalina – Cúbica centrada en las caras (CCC).

2.- Densidad elevada 4.- Resistencia a la corrosión

3.- Alta conductividad eléctrica 5.- Resistencia a altas temperaturas

3) Definición de superaleaciones Son aquellas aleaciones (con Ni en este caso) que contienen grandes cantidades de elementos de aleación, a fin de producir una combinación de alta resistencia mecánica a temperaturas elevadísimas: a la termofluencia, la corrosión, llegando hasta los 1000º C.

4) ¿Qué diferencia a las aleaciones envejecibles de las homogéneas o no envejecibles? La diferencia viene dada por la resistencia mecánica que presentan al elevar la temperatura. Las envejecibles no varían dicha resistencia al sufrir grandes variaciones de temperatura, mientras que las no envejecibles u homogéneas sí que disminuyen dicha resistencia al elevar la temperatura.

5) ¿Cuáles son los procesos más destacados de obtención del níquel? Proceso: Las menas de níquel contienen generalmente impurezas, sobre todo de cobre. Las menas de sulfuros se suelen fundir en altos hornos y se envían en forma de matas de sulfuro de cobre y níquel a las refinerías, en donde se extrae el níquel mediante procesos diversos.

> En el proceso electrolítico, el níquel se deposita en forma de metal puro, una vez que el cobre ha sido extraído por deposición a un voltaje distinto y con un electrolito diferente.

> En el proceso de Mond, el cobre se extrae por disolución en ácido sulfúrico diluido, y el residuo de níquel se reduce a níquel metálico impuro. Al hacer pasar monóxido de carbono por el níquel impuro se forma carbonilo de níquel (Ni (CO)4), un gas volátil. Este gas calentado a 200°C se descompone, depositándose el níquel metálico puro.

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